AWVALES DE CHIMIE ET DE PHYSIQUE, 3' SÉRIE, TOME XL1U. PAGE

En faisant connaître 1 sa découverte de la rotation du plan de >oiarisation produite par l'influence du magnétisme, M. Faraday mnonça que le phénomène se produisait avec sa plus grande intenité lorsque la direction du rayon de lumière était parallèle à celle les forces magnétiques, et qu'il disparaissait lorsque les deux direc^ ions précédentes étaient rectangulaires; mais il ne dit rien de la nanière dont s'effectuait le passage d'un des extrêmes î\ l'autre. Les observateurs qui ont suivi M. Faraday ont confirmé ces deux résulats, mais ils n'y ont rien ajouté. M. Bertin a fait quelques expériences en posant un morceau de flint ou de verre pesant sur la base Pun électro-aimant cylindrique à diverses distances de l'axe : il a observé ainsi des rotations du plan de polarisation variables avec a position de la substance transparente , mais il n'a formulé aucune oi, et d'ailleurs il est clair que la loi élémentaire des phénomènes îe pouvait être découverte dans des circonstances expérimentales lussi complexes. M. Pouillet, M. Edmond Becquerel, M. Wiede-

mann, ont , clans toutes leurs expériences, dirigé les rayons de lumière parallèlement à l'action magnétique.

Je me suis proposé, dans cette deuxième partie de mon travail, de compléter la connaissance du phénomène découvert par M. Faraday, en déterminant d'une manière générale ce qui se passe lorsque l'angle formé par la direction du rayon de lumière avec la direction de l'action magnétique varie de o .à (jo degrés. L'intérêt de cette recherche n'a pas besoin d'être signalé : il est évident qu'elle doit précéder toute discussion des théories qui ont été ou qui pourront être proposées pour l'explication des phénomènes.

Les appareils ordinaires ne sont pas disposés de manière à se prêter à ce genre d'expériences : Je rayon de lumière ne peut y recevoir qu'une seule direction, qui est précisément la direction de l'action magnétique. Cela arrive, par exemple, dans l'appareil de Kuhmkorff, qui du reste n'a été construit qu'en vue de donner la plus grande intensité possible aux phénomènes observés suivant la direction dont il s'agit. J'ai cependant essayé d'abord de faire usage de l'appareil de Ruhmkorff en donnant aux rayons lumineux une direction variable à l'aide de deux réflexions successives sur des miroirs plans parallèles. 11 m'a suiïi d'un petit nombre d'expériences pour reconnaître que cette modification de l'appareil ne pouvait donner aucun résultat digne de confiance. J'ai dû, en conséquence, expérimenter à peu près comme l'avait fait M. Faraday, c'est-à-dire en plaçant la substance transparente et faisant passer le rayon de lumière un peu à côté ou un peu au-dessus des extrémités polaires de l'électro-aimant : seulement j'ai dû disposer l'appareil de manière que l'espace occupé par la substance transparente fût, comme dans mes premières recherches, un champ magnétique d'égale intensité.

A cet effet, j'ai pris un fort électro-aimant en fera cheval, composé de deux cylindres de fer doux de o m ,90 de hauteur sur o m ,075 de diamètre, environnés chacun de q5o mètres de fil de cuivre de 2 m,I, ,5 de diamètre, et fixés aux extrémités d'une barre de fer AB de o m ,35 de longueur sur o m ,07 de largeur et o m ,oi5 d'épaisseur (fig. 33)^; je l'ai fait monter sur un pied de cuivre à quatre vis

(,) La figure représente une vue horizontale et supérieure de l'appareil. Le rayon de lumière MN et la direction de l'action magnétique RQ y font un angle de 3o degrés.

calantes, V, V, V, V™, de manière qu'il put tourner autour d'un axe vertical passant par le milieu de la barre transversale AB; l'alidade C, en se déplaçant sur la graduation du cercle horizontal DE, faisait connaître te déplacement angulaire du système. Sur la base horizontale supérieure de chaque branche verticale étaient fixées deux armatures de fer doux, dont la figure fera aisément comprendre la

disposition. Deux pièces prismatiques F et F' glissaient dans deux espèces d'ornières G et G', cl pouvaient s'y fiver dans une position quelconque à l'aide des vis de pression U et U': à leurs extrémités ces pièces portaient en regard l'une de l'autre deux lames de fer doux , Hk, H'K', de o"\t0> de longueur sur o m ,oA de largeur et o"\ooô d'épaisseur. Les deux bords de ces plaques étaient exactement parallèles, et, lorsqu'on les écartait d'un intervalle convenable, il était facile de reconnaître, par les moyens indiqués dans mon précédent mémoire, que l'action magnétique était sensiblement constante dans toute l'étendue du rectangle HKH'K', ainsi qu'à une petite hauteur en dessus et en dessous: entre les mêmes limites l'action optique était également invariable. Au milieu de l'intervalle des deux branches de l'éleclro-aimanl était une tige verticale de cuivre, s'élevant à peu près jusqu'au niveau de la surface supérieure des armatures, et portant à son extrémité une plaque horizontal'' L, dont la circonférence était graduée : au-dessus de cette plaque se trouvait une seconde plaque 0, mobile autour d'un axe vertical qui coïncidait avec l'axe

de rotation de l'électro-aimant, et munie d'un vernier qui donnait les dixièmes de degré. C'est sur cette seconde plaque, et contre un petit rebord R, que la substance transparente était posée. Une tige verticale, fixée latéralement à la barre transversale AB, portait un repère S à la hauteur de la graduation de la plaque L. Deux autres tiges verticales, fixées au pied de l'appareil et indépendantes de Pélectro-aimant, portaient deux écrans noircis, de o m ,i5 de diamètre. Au centre do l'un des écrans se trouvait un prisme biréfringent T, qui polarisait la lumière incidente ; l'autre écran était simplement percé en son centre d'une ouverture de o m ,oo3 de diamètre, destinée à laisser passer un faisceau cylindrique étroit {,) . L'appareil analyseur était complètement indépendant et se trouvait placé à quelque distance. C'était la petite lunette qui m'avait servi dans mes premières recherches.

La marche des expériences était la suivante : un faisceau de lumière solaire, réfléchi par un héliostat, se polarisait en traversant le prisme biréfringent T, rencontrait la substance transparente et était ensuite analysé au delà du diaphragme. On amenait d'abord le plan de symétrie de l'électro-aiinant, et par conséquent la direction de l'action magnétique, à être parallèle au rayon de lumière, en faisant coïncider le zéro de l'alidade C avec le zéro de la graduation correspondante ; on disposait la substance transparente de manière que les faces d'entrée et de sortie fussent normales à cette même direction, en faisant coïncider le zéro du vernier supérieur avec le zéro de la graduation correspondante, et l'on observait le phénomène optique. Ensuite on déplaçait d'un angle quelconque l'électro-aimant; la substance transparente se déplaçait d'un angle égal, mais on la ramenait dans sa position primitive par une rotation inverse et exactement égale de la plaque 0; le rayon lumineux conservait d'ailleurs une direction invariable, et par conséquent traversait toujours la même épaisseur de la substance transparente. L'appareil étant ainsi disposé, on observait le phénomène optique; mais on avait soin de répéter chaque expérience deux fois , en faisant successivement tourner l'électro-aimant d'angles égaux vers la gauche et vers la droite, et l'on prenait la moyenne des résultats obtenus,

(,) L'appareil a été construit par M. Ruhmtorff.

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afin d'éliminer l'influence possible d'un défaut d'exactitude dans l'arrangement des diverses pièces de l'appareil. Pour de petits déplacements angulaires de l'électro-aimant, les deux résultats n'offraient pas de différences sensibles: lorsque le déplacement angulaire atteignait ou excédait 45 degrés, les différences des résultats étaient supérieures aux erreurs habituelles d'observation.

Il m'a été facile de constater, en premier lieu , que le phénomène optique est, dans tous les cas, simplement une rotation du plan de polarisation. En faisant usage de la lumière homogène, et disposant d'abord l'analyseur de manière à éteindre complètement l'une des deux images du diaphragme, j'ai .vu reparaître cette image par l'influence du magnétisme; mais quelle que fût la situation relative de l'électro-aimant et de la substance transparente, j'ai toujours pu éteindre de nouveau l'image dont il s'agit par une rotation convenable de l'analyseur. En opérant avec la lumière blanche, j'ai vu reparaître l'image avec une coloration variable; et en faisant varier la position de l'analyseur, j'ai toujours vu les teintes se succéder dans l'ordre caractéristique du phénomène des rotations, quel que fût l'arrangement de l'appareil. J'ai d'ailleurs reconnu, comme on l'avait fait avant moi, qu'aucun effet n'est produit lorsque l'action magnétique est perpendiculaire à la direction du rayon de lumière. Ainsi les phénomènes se sont montrés tout de suite moins compliqués qu'on n'aurait pu l'attendre. Lorsque la direction du rayon de lumière polarisée est parallèle à celle de l'action magnétique, il y a une certaine rotation du plan de polarisation; lorsque ces deux directions sont à angle droit, la rotation est nulle; lorsque leur angle varie de o à 90 degrés, la rotation décroît d'une manière continue. Ce fait général une fois constaté, il ne restait qu'à déterminer, par des mesures exactes, la loi du décroissement des rotations. Les appareils et les procédés optiques décrits dans mon précédent mémoire demeuraient donc entièrement applicables. Par les raisons indiquées ailleurs, j'ai constamment préféré l'usage de la lumière blanche et l'observation de la teinte de passage à l'usage de la lumière homogène.

La mesure des phénomènes m'a conduit encore une fois à une loi Ires-simple : La rotation du plan fie pol/irisation est proportionnelle au

cosinus de l'angle compris entre la direction du rayon de lumière et celle de l'action magnétique; en conséquence, elle est proportionnelle à la composante de l'action magnétique parallèle à la direction du rayon de lumière.

J'ai expérimenté sur les mêmes substances que dans mes premières recherches, savoir : le verre pesant, le flint et le sulfure de carbone. Le sulfure de carbone était toujours renfermé dans les petites cuves que mon premier mémoire a décrites ; l'échantillon de flint était le même qui m'avait déjà servi; mais aux deux échantillons de verre pesant dont j'ai donné les dimensions au môme endroit j'en ai pu ajouter un troisième, de dimensions un peu plus petites, que M. Faraday avait bien voulu m'envoyer.

Je rapporterai seulement le tableau des résultats de deux expériences, toutes les deux exécutées par la méthode de l'observation de la teinte de passage : a désigne, dans ces tableaux, l'angle du rayon lumineux avec la direction de l'action magnétique; R et R', les rotations complètes (J) observées suivant que l'angle a est compté i\ droite ou à gauche; M, la moyenne de ces rotations; Q, le rapport de cette moyenne exprimée en minutes au cosinus de l'angle a; M if les valeurs de M calculées en supposant exacte la loi du cosinus, et adoptant pour le rapport de la rotation au cosinus de l'angle a la moyenne des valeurs de Q. A représente la différence de M et de M^ 2 -.

(,) Je rappellerai qu'on désigne ainsi les différences des deux azimuts de la teinte de passage qui correspondent à deux directions inverses du courant électrique. Chacun de ces azimuts était déterminé, comme dans mes premières recherches, par quatre observations individuelles différant entre elles de cinq à six minutes tout au plus.

w Pour éviter Peffet des variations du courant électrique, j'ai opéré par la méthode des alternatives, en prenant toujours pour terme de comparaison la rotation correspondante à a == o ; les valeurs observées inscrites dans les tableaux sont celles qui auraient été observées si la rotation correspondante à a— o était demeurée constante. Je les ni calculées à Paide d'une proportion.